[发明专利]甲烷重整反应系统

权利要求书

1.一种甲烷重整反应系统，包括：反应腔室、氢气分离腔室和二氧化碳分离腔室，

所述反应腔室，用于甲烷与水蒸气发生甲烷重整反应；

所述氢气分离腔室与所述反应腔室之间设置透氢膜，所述氢气分离腔室上设置第一出口，用于分离所述反应腔室中产生的氢气；

所述二氧化碳分离腔室与所述反应腔室之间设置透二氧化碳膜，所述二氧化碳分离腔室上设置第二出口，用于分离所述反应腔室中产生的二氧化碳；

其中，所述氢气分离腔室中氢气的化学势小于所述反应腔室中所述甲烷重整反应化学平衡状态下氢气的化学势；所述二氧化碳分离腔室中二氧化碳的化学势小于所述反应腔室中所述甲烷重整反应化学平衡状态下二氧化碳的化学势。

2.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述第一出口与所述第二出口的出口朝向不同。

3.根据权利要求2所述的反应系统，其中，所述第一出口连接第一真空泵；所述第二出口连接第二真空泵。

4.根据权利要求2所述的反应系统，其中，所述第一出口连接外部供热装置，用于将所述氢气分离腔室中的氢气燃烧，为所述外部供热装置提供热量。

5.根据权利要求2所述的反应系统，其中，所述氢气分离腔室、所述二氧化碳分离腔室均连接惰性气体输入装置。

6.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述透氢膜靠近所述氢气分离腔室一侧设置第一电位，所述透氢膜靠近所述反应腔室一侧设置第二电位；

所述透二氧化碳膜靠近所述二氧化碳分离腔室一侧设置第三电位；所述透二氧化碳膜靠近所述反应腔室一侧设置第四电位；

其中，所述第一电位小于所述第二电位；所述第三电位小于所述第四电位。

7.根据权利要求6所述的反应系统，其中，所述第二电位与所述第一电位的差ΔV1的取值范围为：0V＜ΔV1≤500V；所述第四电位与所述第三电位的差ΔV2的取值范围为：0V＜ΔV2≤500V。

8.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述氢气分离腔室内设置吸附氢气的物质，所述二氧化碳分离腔室内设置吸附二氧化碳的物质。

9.根据权利要求8所述的反应系统，其中，

所述吸附氢气的物质包括以下至少之一：活性炭、石墨纳米纤维、碳纳米管；

所述吸附二氧化碳的物质包括以下至少之一：水滑石、氢氧化锂吸附剂。

10.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述透氢膜包括以下至少之一：ZrO₂-TiO₂-Y₂O₃；钯：

SrCexTml-xO₃-δ，其中，0≤x≤1，0≤δ＜3；

SrCeyYb₁-yO₃-α，其中，0≤y≤1，0≤α＜3。

11.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述透二氧化碳膜包括以下至少之一：

聚二甲基硅氧烷膜、聚4-甲基-1-戊烯膜、碳酸盐膜。

12.根据权利要求1～11任意一项所述的反应系统，还包括：

热能提供装置，用于为所述反应腔室内的所述甲烷重整反应提供能量，其中，所述热能提供装置的热能包括以下任意一种：太阳能、核能、工业废热。